(4)破坏过程可描写如下:在下部砂砾石层中的承压水作用下,当砂层承受的垂直水力比降大于1.0后,在有机玻璃盖板的孔洞处砂层穿孔流土破坏,但并不继续向上游发展。继续升高水头,砂土层的破坏呈坍塌的形式向上游堆移;有机玻璃板下出现脱空体,脱空体中有砂粒上下翻腾;继续升高一次水头,砂层向上游坍塌一次,相应地渗径向上游缩短一次,直到砂砾石层中的水平水力比降大于0.1,砂砾石层产生管涌破坏后,细颗粒从砂层的穿孔处带出玻璃板的孔洞外;砂层同时产生水平向的渗透破坏直达进水口,地基整体破坏。
3.砂层厚度为6cm时的试验情况
(1)试样的制备。试样制备与砂层厚度为4cm时的模型完全相同,仅仅是砂层的厚度由4cm改为6cm,砂砾石层的厚度减为54cm。
(2)试验结果。当水头由9.9cm升高到16.6cm时,砂土层流土破坏,并不断向上游发展,发展过程与4cm试样是相同的。分析试验结果,假定砂层流土破坏处砂层破坏前砂砾石层中的承压水头为60%,则相应水头为10cm,砂层承受的垂直水力比降为1.6,超过了砂层本身的临界水力比降,因而砂层在有机玻璃孔洞处穿孔流土破坏。此时砂层沿水平方向承受的水力比降仅为0.12,不可能产生水平向的渗透破坏。以后稍微增加水头,破坏过程与砂层4cm厚时完全相同,不同之处,砂砾石层中产生渗透破坏的水力比降增大,达0.12,砂砾石层产生了水平向的渗透破坏。
4.砂层厚度为18cm时的试验情况
(1)试验制备。试验制备与前述两个模型完全相同。仅仅是砂层厚度增加到18cm,相应于原型,土层厚度为7.2m,砂砾石层厚度减为42cm。
(2)试验结果。当水头由17.2cm增加到22.3cm,渗透仍然处于稳定状态,未发现任何异常现象。当水头由22.3cm升高到23.9cm时,砂层沿上部表层出现水平渗流通道而破坏,与均质地基的渗透破坏机理相一致。分析原因,砂层较厚,砂砾石层中出现的承压水头不可能使砂土层从有机玻璃孔洞中穿孔流土破坏,因沿砂层与有机玻璃板之间的水平平均水力比降却达破坏水力比降,因而破坏是沿砂层与有机玻璃板之间产生冲沟而破坏。此时的砂砾石层是渗透稳定的,未发现任何渗透破坏迹象。渗透破坏时砂层中水平向的平均水力比降为0.17,垂直水力比降小于1.0。
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